거름종이

거름종이()는 혼합물에 들어 있는 물질 중 녹지 않은 물질을 걸러내는 특수한 종이이다. 액체나 공기 흐름에 수직으로 배치되는 반투과성 종이 장벽이다. 여과지(濾過紙)라고도 한다. 액체나 기체에서 미세한 고체 입자를 분리하는 데 사용된다.

원료는 일반적으로 다양한 펄프이다. 펄프는 침엽수, 활엽수, 섬유 작물 또는 광물 섬유로 만들어질 수 있다.

 속성 
거름종이는 다양한 속성을 가지고 있다. 중요한 매개변수는 습윤 지력, 공극률, 입자 유지율, 체적 유량, 호환성, 효율성 및 용량이다.

종이를 이용한 여과 메커니즘에는 부피 여과와 표면 여과 두 가지가 있다. 부피 여과의 경우 입자가 거름종이의 본체 내부에 걸러진다. 표면 여과의 경우 입자가 종이 표면에 걸러진다. 거름종이는 작은 조각으로도 상당한 양의 액체를 흡수할 수 있는 능력 때문에 주로 사용된다.

 제조 

원료는 다양한 펄프이다. 펄프는 침엽수, 활엽수, 섬유 작물, 광물 섬유에서 얻을 수 있다. 고품질 필터의 경우, 용해 펄프와 머서화 펄프가 사용된다. 대부분의 거름종이는 소형 초지기를 사용하여 만들어진다. 연구실용 필터의 경우, 기계의 폭이 50 cm 정도로 작을 수도 있다. 종이는 공극률을 높이기 위해 종종 크레이프 가공된다. 거름종이는 적절한 특성을 얻기 위해 시약으로 처리되거나 함침될 수도 있다.

 종류 
 공기 여과기 
섬네일|자동차 엔진의 공기 여과기 종이

공기 여과기의 주요 용도는 엔진으로 들어가는 연소 공기이다. 거름종이는 필터 카트리지로 변형되어 홀더에 장착된다. 카트리지 구조는 대개 종이가 스스로를 지탱할 수 있을 만큼 충분히 단단해야 한다. 공기 여과기용 종이는 매우 다공성이어야 하며 무게는 100–200 g/m2이어야 한다. 보통 이러한 특성을 얻기 위해 머서화된 특히 긴 섬유질 펄프가 사용된다. 종이는 일반적으로 수분에 대한 저항력을 높이기 위해 함침 처리된다. 일부 고성능 제품은 세척하여 필터 수명을 연장할 수 있도록 만들어진다.

 커피 및 차 

역사적으로 흡수지나 천이 필터 커피를 추출하는 데 사용되었다.

현대의 종이 커피 필터는 약 100 g/m2의 크레이프지로 만들어진다. 크레이프 가공은 커피가 필터와 여과 깔때기 사이로 자유롭게 흐를 수 있게 한다. 거름종이의 원료(펄프)는 대개 속성수에서 얻은 거친 장섬유이다. 예를 들어, 밀리타는 1998년부터 필터에 최대 60%의 대나무를 사용하고 있다. 표백된 것과 표백되지 않은 것 모두 생산된다. 커피 필터는 다양한 홀더에 맞도록 다양한 모양과 크기로 제작된다.
가장 주목할 만한 것은 밀리타(1908, 1932, 1936, 1965), 케멕스(1941) 및 하리오(2004)에서 도입한 (종이) 커피 필터 시스템이다.

중요한 매개변수는 강도, 호환성, 효율성 및 용량이다.

티백 또한 일종의 종이 필터 역할을 한다. 티백은 매우 가늘고 긴 섬유인 마닐라삼(마닐라 대마) 섬유로 만들어진다. 종종 종이에 소량의 합성섬유를 첨가하여 보강하기도 한다. 티백용 종이는 매우 다공성이고 얇으며 습윤 지력이 높다.

 연료 여과기 

연료 여과기에 사용되는 종이는 공극률이 제어된 크레이프지로, 주름을 잡아 카트리지에 감는다. 연료 여과기에 사용되는 거름종이의 원료는 활엽수와 침엽수 섬유의 혼합물로 만들어진다. 종이의 기본 무게는 50–80 g/m2이다.

 수평판 여과기 
수평판 거름종이는 산업 공정에서 흔히 활용된다. 거름종이는 일반적으로 제조업체의 사양에 맞게 설계된다. 절대 미크론 유지 범위는 1–100 미크론일 수 있지만, 미크론 미만의 여과를 얻기 위해 거름종이와 함께 규조토가 흔히 사용된다. 활성탄이나 기타 여과 보조제를 거름종이와 함께 사용하여 여과 케이크를 형성함으로써 특정 결과를 얻을 수 있다. 거름종이에 규조토나 활성탄을 함침시킬 수도 있다.

 오일 필터 
섬네일|내부의 종이가 보이는 오일 필터 단면

엔진 오일은 불순물을 제거하기 위해 여과된다. 오일 여과는 대개 부피 여과로 이루어진다. 윤활유용 거름종이는 고온에 견딜 수 있도록 함침 처리된다.

 실험실용 거름종이 

섬네일|left|주사전자현미경으로 840배 확대하여 촬영한 Whatman 거름종이 4번(정성용)의 스캔 영상.

거름종이는 생물학에서 화학에 이르기까지 다양한 분야의 실험실 실험에서 널리 사용된다. 사용되는 필터의 유형은 절차의 목적과 관련된 화학 물질에 따라 달라진다. 일반적으로 거름종이는 중력 또는 진공 여과와 같은 실험실 기술에 사용된다.

역사적으로 'charta emporetica'라고 불리는 부드럽고 다공성인 종이가 약학에서 필터 및 포장지로 사용되었다.

 정성 거름종이 
정성 거름종이는 물질을 결정하기 위한 정성 분석 기술에 사용된다. 공극 크기에 따라 다양한 등급의 정성 거름종이가 있다. 정성 거름종이는 총 13가지 등급이 있다. 가장 큰 공극 크기는 4번 등급이고, 가장 작은 공극 크기는 602 h 등급이다. 가장 흔히 사용되는 등급은 1번에서 4번 등급이다.
섬네일|150mm 정성 거름종이
1번 등급 정성 거름종이는 11 μm의 공극 크기를 가진다. 이 등급의 거름종이는 농업 분석, 대기 오염 모니터링 및 기타 유사한 실험의 다양한 분야에서 널리 사용된다.

2번 등급 정성 거름종이는 8 μm의 공극 크기를 가진다. 이 등급의 거름종이는 1번 등급보다 더 많은 여과 시간이 필요하다. 이 거름종이는 대기 중의 특정 오염 물질 모니터링 및 토양 테스트에 사용된다.

3번 등급 정성 거름종이는 6 μm의 공극 크기를 가진다. 이 등급의 거름종이는 여과 후 샘플을 운반하기에 매우 적합하다.

4번 등급 정성 거름종이는 20~25 μm의 공극 크기를 가진다. 이 등급의 거름종이는 모든 표준 정성 거름종이 중에서 공극 크기가 가장 크다. 실험 중 지질학적 유체나 유기 추출물을 정화하기 위한 신속 필터로 매우 유용하다.

602 h 등급 정성 거름종이는 2 μm의 공극 크기를 가진다. 이 등급의 거름종이는 모든 표준 정성 거름종이 중에서 공극 크기가 가장 작다. 미세 입자를 수집하거나 제거하는 데 사용된다.

 정량 거름종이 
무회 거름종이라고도 불리는 정량 거름종이는 정량 및 중량 분석에 사용된다. 제조 과정에서 생산자는 산을 사용하여 종이를 무회 상태로 만들고 높은 순도를 달성한다.
섬네일|종이 크로마토그래피에 사용되는 거름종이

 크로마토그래피 종이 
크로마토그래피는 화학자들이 화합물을 분리하기 위해 사용하는 방법이다. 이 유형의 거름종이는 종이 크로마토그래피의 결과를 극대화하기 위해 특정 수분 유량과 흡수 속도를 가지고 있다. 이 유형의 거름종이의 흡수 속도는 6 cm에서 18 cm이며 두께는 0.17 mm에서 0.93 mm 사이이다.

 추출 심블 
추출 심블(Extraction thimbles)은 속슬레 추출기나 자동 추출기에서 자주 사용되는 막대 모양의 거름종이이다. 매우 민감한 검출에 이상적이며, 성능은 내경의 두께에 따라 달라진다. 또한 보통 식품 제어 및 환경 모니터링 분야에서 사용된다.

 유리 섬유 필터 
유리 섬유 필터는 1 μm의 공극 크기를 가지며, 오염이 심한 용액이나 여과하기 어려운 용액을 여과하는 데 유용하다. 또한 유리 섬유 필터는 필터 수명을 연장하고, 광범위한 미립자 부하를 견딜 수 있으며 샘플 오염을 방지할 수 있다. 또한 다양한 유형의 유리 섬유 필터가 다양한 여과 상황에 적합하다. 7가지 유형의 유리 섬유 필터가 있으며 주요 차이점은 두께이다.

 석영 섬유 필터 
석영 섬유 거름종이는 화학 물질에 대한 내성이 높고, NOx 및 SOx 이산화물을 흡수하지 않으며, 습도에 영향을 받지 않고 쉽게 멸균할 수 있다. 따라서 주로 대기 오염 분석에 사용된다.

 PTFE 필터 
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필터는 높은 공기 투과율과 함께 넓은 작동 온도(−120 °C ~ 260 °C)를 가진다. 고온에 대한 내성 덕분에 PTFE 거름종이는 고압 멸균기에 사용하기에 적합하다. 뜨거운 오일, 강한 용매를 여과하거나 공기 중의 미립자를 수집하는 데 자주 사용된다.

 사용법 
 반으로 접고 다시 반으로 접은 다음, 원뿔 모양으로 벌려서 깔때기 안에 끼운다.
 물로 적셔서 거름종이와 깔때기 사이에 틈이 생기지 않도록 가볍게 눌러 밀착 시킨다. 액체를 거를 때는 깔때기를 깔때기 받침대에 올려놓고 깔때기관 끝의 긴 쪽을 비커의 측면에 닿게 하여 거르고자 하는 액체가 비커의 측면을 따라 흐르도록 한다.
 유리 막대를 거름종이에 대고 액체를 천천히 깔때기에 붓는다. 한꺼번에 많이 부으면 액체가 거름종이 위로 넘치므로 주의한다.

 같이 보기 

 여과
 거름천

 각주 

분류:종이
분류:분석화학
분류:실험
분류:여과기
분류:고체-액체 분리
분류:고체-기체 분리